离心泵流动噪声的变工况实验研究

发布时间：2019-08-05 15:56

【摘要】：目前离心泵正向着大流量、大功率、高负荷方向研发,离心泵噪声对环境产生严重破坏。离心泵应用广泛且需要在不同工况下运行,工况的改变必然导致离心泵流动噪声的变化,因此进行不同工况下离心泵流动噪声的研究,揭示流动噪声与流量、转速之间的变化规律,获得不同频率下的流动噪声值,对下一步离心泵噪声控制技术的研究及低噪声离心泵的优化设计具有较大的理论研究意义和工程使用价值。论文对常用卧式单级单吸IS80-50-250型离心泵辐射噪声及出口流动噪声进行实验研究。自主搭建离心泵噪声测量实验台,通过布置辐射噪声测点及出口流动噪声测点,研究离心泵周向辐射噪声和出口流动噪声在两种变转速工况以及不同流量下的变化情况,对离心泵噪声在以上运行情况下的频率特性进行了分析,同时研究了离心泵辐射噪声在隔舌截面上的分布规律,得到的主要结论如下:在额定工况(2900r/min,50m3/h)下,离心泵辐射噪声呈现宽频特征,在轴频、叶频及其倍频处出现波峰,在1000～2000Hz之间达到最大值,高频区声压级持续降低。出口流动噪声频域特性基本与辐射噪声一致,但声压级明显小于辐射噪声,辐射噪声大约为出口流动噪声的2～3倍,对比离心泵出口辐射噪声测点与出口位置处水听器测点,1000Hz时辐射噪声为86.7dB,流动噪声为43.9dB。蜗舌截面上辐射噪声的分布有偶极子特性且正对隔舌测点的声压级大于背对隔舌测点的声压级,正对隔舌的测点比背对隔舌的测点升高了 4.8%。额定流量变转速时,总声压级及各测点声压级随转速的增大逐渐上升,各个转速下蜗舌截面上辐射噪声的分布呈现偶极子特性且正对隔舌测点的声压级较大;各个转速下的声压级在50～1000Hz之间逐渐增大,在高频区呈下降趋势,且在各自的轴频、叶频及倍频处有明显峰值,1000Hz与2000Hz下的声压级明显大于其他频率下的声压级。出口流动噪声随转速的增加逐渐增大,总辐射噪声是出口流动噪声的2倍;各转速下出口流动噪声在低频区逐渐增大,且在轴频、叶频处出现峰值,在500Hz处达到最大值;不同频率下出口流动噪声值随转速呈增加趋势,500Hz、1000Hz和2000Hz时声压级从1700r/min 到 2900r/min 分别增加了 19.3%、17%、24.5%。阀门全开变转速时,总辐射噪声值及各测点噪声值随转速的增大而上升,各个转速下正对隔舌测点的噪声值明显大于背对隔舌测点的噪声值,2100、2300、2700r/min时正对隔舌测点的声压级比背对隔舌测点的声压级分别增大了 7.3%、3.6%、3.2%,且周向辐射噪声分布呈现偶极子特性,比额定流量变转速工况更加明显;各转速的声压级在各自的轴频与叶频及倍频处出现峰值,在1000Hz～2000Hz时达到最大,高频区逐渐下降,与额定流量工况相比,低频区的声压级增大。出口流动噪声随转速增加从39.22dB逐渐增加到52.71dB,增加了 34%,比额定流量变转速时更加明显;出口流动噪声在低频区声压值波动大,在轴频及叶频处显示出明显峰值;各频率下声压级随转速增加逐渐增大,500Hz的声压级大于其他频率的声压级。额定转速变流量时,总升级、各测点声压级及出口流动噪声呈随流量逐渐增大趋势;辐射噪声在隔舌截面上的分布均也呈现偶极子特性且正对隔舌测点的声压级较大。频率特性方面,不同流量下的辐射噪声及出口流动噪声在轴频和叶频及倍频处出现峰值,且叶频及其倍频下的噪声明显大于轴频及其倍频下的噪声,说明与叶频有关的叶轮与隔舌动静干涉引起的压力脉动是离心泵流动噪声的主要贡献来源。通过对上述三种条件下人耳比较敏感的1K～4KHz范围内的噪声研究发现,此范围内的声压级与总声压级比较接近,额定流量变转速时低转速下声能量所占比率在90%以上,2700及2900r/min时声能量所占比率在50～60%之间,而阀门全开变转速和变流量条件下此范围内声能量所占比率波动较大,平均在50～60%之间。本研究揭示了离心泵变工况下的周向辐射噪声和出口流动噪声的变化规律,所得结论可为离心泵的低噪声优化运行提供理论指导,为下一步离心泵噪声控制方法的研究奠定基础。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH311

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